Емкостные датчики и принципы их работы

Лучшие модели

Самыми популярными вариантами датчиков движения признаны:

Модель Flash не срабатывает на появление животных, если вес их меньше 25 кг.

Приборы Crow LC102, SWAN 1000 являются комбинированными, они очень точные.

Страж П-314 (цена -2 913,03 руб.)

Их применяют в сфере охраны. Он не дает реакцию на телодвижения животных. Работа распространяется на определение ИК излучения людей. При обнаружении ИК излучения, датчик выясняет вес объекта и сигнализирует на пульт, когда он больше 20 кг.

Преимущества:

• простота в процессе установки;
• имеет модный дизайн;
• его можно устанавливать на улице;

PIR-3SP (цена – 2890 руб.)

Среди беспроводных ДД, большим спросом пользуется PIR-3SP. Он, так же не реагирует на движения животных, применяется в сфере охраны объектов.

Обработка поступающего сигнала происходит микропроцессором, который производит дополнительную проверку информации.

Преимуществами прибора являются:

• подача сигналов тестирования на центральный блок;
• при разряде батареи подается сигнал;
• применение протокола шифрования данных с кодом;

Как выглядит блок сигнализации?

Главный контроллер сигнализации в зависимости от цены и производителя может выглядеть совершенно по-разному. «Начинка» также варьируется от самой высокотехнологичной до стандартной. Обычно контрольная панель представляет собой пластиковый корпус, оборудованный индикаторами, микрофоном, дисплеем, клавиатурой, кнопкой вызова и т.д. Крепится к стене в охраняемом помещении. Датчики и извещатели пожарной сигнализации выглядят как пластиковые коробки размером обычно с пачку сигарет, круглые либо прямоугольные. Обычно их стараются изготавливать таким образом, чтобы элементы системы не выделялись на фоне интерьера.

Процесс монтажа

Процесс монтажа СВЧ датчика не занимает много времени, но чтобы в последующем прибор работал правильно, необходимо учитывать ряд параметров. Любое нарушение последовательности или технологии подключения приведет к потерянному времени при пересмотре схемы наладки, а в худшем случае, к поломке прибора. Для начала стоит подобрать лучшее место для установки, которое будет полностью покрывать волнами интересующую территорию и достигать сигнала пульта управления. Процесс подключения происходит по следующей методике:

• Выбирается место монтажа. Установщики размещают устройство в недоступном солнечным лучам месте, стараются оценить защищённость корпуса от внешних воздействий. Для моделей, которые располагаются на полотке, чаще всего выделяют место ровно в его середине. Устройства, которые крепятся на стену, закрепляют в верхней её части, как можно ближе к углу. Стеновые устройства, обычно, оборудованы поворотными механизмами, что позволяет направить их в нужную сторону.
• Корпус закрепляется, после чего подключаются провода, которые обычно монтируются по схеме, нанесенной производителем на корпус. Там можно найти обозначение нуля — N и фазы — L.  Специальными указателями на упаковке выделено направление подключения к клемме или от неё. Два провода считаются входящими, другие два выходящими. Первая пара необходимо, чтобы связать пульт или контроллер с датчиком, а вторая подключается непосредственно к прибору, который он контролирует (светильник, видеокамера, звуковая сирена и так далее).
• Программирование. Самый важный этап настройки, после того, как провода успешно подключились, и прибор заработал — его настройка. В первую очередь потребуется выставить временной интервал срабатывания. Его устанавливают с помощью регулятора Time. Во вторую очередь выставляется зона покрытия прибором, его чувствительность. Она изменяется рычагом с названием SENS. Чем больше показатель, тем длиннее будут распространяться волны устройства. Кроме времени и чувствительности, большинство производителей оснастили прибор рычагом LUX. Он помогает выставить уровень освещенности дня, что позволяет настраивать устройство на работу в определённый интервал времени в сутках.

Регулировка (настройка)

После монтажа, датчик движения для включения света необходимо настроить. Для настройки почти всех параметров на корпусе есть небольшие поворотные регуляторы. Их можно поворачивать, вставив в прорезь ноготь, но лучше использовать маленькую отвертку. Опишем регулировку датчика движения типа ДД со встроенным датчиком освещенности, так как они чаще всего ставятся в частных домах для автоматизации уличного освещения.

Угол наклона

Для тех датчиков, которые крепятся на стенах, сначала надо выставить угол наклона. Они закреплены на поворотных кронштейнах, при помощи которых и изменяется их положение. Его надо выбрать так, чтобы контролируемая область была самой большой. Точные рекомендации дать не получится, так как зависит это от угла вертикального обзора модели и от того, на какой высоте вы его повесили.

Регулировка датчика движения начинается с выбора угла наклона

Оптимальная высота установки датчика движения — около 2.4 метра. В этом случае даже те модели, которые могут охватывать всего 15-20° по вертикали контролируют достаточное пространство. Настройка угла наклона — это очень приблизительное название того, чем вам придется заниматься. Будете понемногу менять угол наклона, проверять, как срабатывает в таком положении датчик с разных возможных точек входа. Несложно, но муторно.

Чувствительность

На корпусе эта регулировка подписана SEN (от английского sensitive — чувствительность). Положение можно менять от минимального (min/low) до максимального (max/hight).

В основном, регулировки выглядят так

Это — одна из самых сложных настроек, так как от нее зависит будет ли срабатывать датчик на мелких животных (кошек и собак). Если собака большая, избежать ложных срабатываний не удастся. Со средними и мелкими животными это вполне возможно. Порядок настройки такой: выставляете на минимум, проверяете, как срабатывает на вас и на обитателей меньшего роста. Если необходимо, понемногу чувствительность увеличиваете.

Время задержки

У разных моделей диапазон задержки выключения разный — от 3 секунд до 15 минут. Вставлять его надо все также — поворотом регулировочного колеса. Подписано обычно Time (в переводе с английского «время»).

Время свечения или время задержки — выбираете как вам больше нравится

Тут все относительно легко — зная минимум и максимум вашей модели, примерно выбираете положение. После включения фонаря замираете и засекаете время, по истечении которого он отключится. Далее меняете положение регулятора в нужную сторону.

Уровень освещенности

Эта регулировка относится к фотореле, которое, как мы договорились, встроено в наш датчик движения для включения света. Если встроенного фотореле нет, ее просто не будет. Эта регулировка подписывается LUX, крайние положения подписаны min и max.

Находится они могут на лицевой или тыльной стороне корпуса

При подключении регулятор выставляете в максимальное положение. А вечером, при том уровне освещенности, когда вы считаете должен уже включаться свет, поворачиваете регулятор медленно к положению min до тез пор, пока лампа/фонарь включатся.

Вот теперь можно считать, что реле движения настроено.

Классификация датчиков

Есть разнообразные способы классификации, по которым определяется датчик присутствия для включения света. Они могут реагировать на:

• Звук;
• Ультразвук;
• Микроволны;
• Изменения в ИК-излучении;
• Комбинированные.

Звуковые устройства реагируют на посторонний шум. Для его срабатывания достаточно простого хлопка в ладоши. Или он сработает даже при звуке мощностью не более 50 дБ. Такие датчики легко настраиваются кнопками управления на корпусе прибора.

Звуковое управление прибором возможно не только с помощью хлопка, но и автоматически по таймеру. Есть определенные неудобства использования устройства, работающие по такому принципу. Звуковые детекторы, которые обладают высокой избирательной способностью, могут среагировать даже на незначительный шорох, что в свою очередь вызывают ложные срабатывания.

Ультразвуковой прибор включает в себя генератор звуковых сигналов и приёмник. Использование таких устройств для организации освещения используется редко.

Микроволновое оборудование аналогично ультразвуковому датчику, но отличается типом излучений. Он также состоит из генератора. Но он излучает сигналы высокой частоты и имеет приемник отраженных сигналов. Их чаще можно встретить в системах охранной сигнализации и очень редко в целях управления включением света в помещениях

Инфракрасные устройства работают за счет установленных линз Френеля, которые входят в состав основной линзы. Когда движущийся человек попадает в поле зрения одной линзы, то датчик это фиксирует. Но если человек движется дальше, его перемещение фиксирует другая линза и отправляет на датчик сигнал о передвижении. И только в этот момент детектор сработает и отправит сигнал на включение света в комнате. Свет в комнате будет гореть до тех пор, пока прибор будет фиксировать:

• перемещение человека в пространстве;
• пока человек не остановится;
• покинет пределы зоны действия датчика.

Комбинированные приборы устанавливают для исключения ложных срабатываний. В таких приборах устанавливаются две системы фиксации перемещений. И свет в комнате включится только тогда, когда сработают обе системы. Например, в комбинированных датчиках могут быть установлены инфракрасные и микроволновые методы обнаружения присутствия.

Кроме этого вышеуказанные устройства могут быть:

• автоматическими;
• принудительного включения;
• с контролируемым радиусом действия;
• работающие при помощи пульта дистанционного управления.

Детекторы принудительного включения нужны в случаях контроля за освещением даже в тех случаях, если человек перестал двигаться, но находится в пределах комнаты.

Также разделят по типу установки. Они могут быть:

• встроенными, применяются для скрытого монтажа;
• накладными, устанавливаются на стены или потолки в помещении;
• влагостойкими (для установки как внутри дома, так и снаружи), обладают более высокой степенью защиты от внешних условий.

Кроме конструктивного исполнения детекторы присутствия могут различаться:

• по мощности (от 1000 до 2000 Ватт)
• дальности обнаружения (8–20 метров);
• радиусу обнаружения (от 450 до 3600);
• нагрузкой (зависит от типа ламп: люминесцентные, накаливания, галогенные);
• типу подключения (проходные или непроходные).

Особенности монтажа и подключения

Схемы подключения 

Прежде чем приступать к подключению и настройке оборудования, его важно правильно подключить. Устанавливают охранные датчики на специальных конструкциях, которые не подвержены вибрациям

Соблюдение этого правила обязательно, в противном случае значительно участится количество ложных срабатываний, что негативно отразится на качестве работы. Помимо этого, играет роль высота размещения устройства. Критичный показатель высоты указывается в техническом паспорте прибора и, как правило, колеблется в пределах 2-3 метров от уровня пола.

При монтаже всех рассмотренных разновидностей охранных датчиков следует брать во внимание их недостатки. Например, для производительной и корректной работы инфракрасных устройств требуется размещать их следующим образом:

• В непосредственной близости должны отсутствовать отопительные и любые нагревательные приборы, которые формируют восходящие тепловые потоки.
• Избегать попадания прямых солнечных лучей на чувствительный сегмент устройства – пиромодуль.

Зоны обнаружения извещателей обязательно контролируются возможными путями передвижения нарушителя.

Настройка датчиков

Настройка охранного датчика

Для беспроводных моделей классическое понятие подключения отсутствует. Датчику присваивается уникальная комбинация цифр и букв для системы сигнализации, при первом включении он автоматически без дополнительных настроек переходит в рабочий режим. Более детально представлена схема подключения и настройки в прилагаемом техническом паспорте к устройству. Каждая модель имеет свои тонкости.

Проводные профессиональные устройства подключаются по-разному, в зависимости от того, является данная модель адресной или нет. Адресный извещатель должен подключаться с обязательным соблюдением полярностей. Большинство моделей охранных датчиков оснащены реле, контакты которого в режиме опасности размыкаются, а в состоянии наблюдения замкнуты.

Комплексное применение

Наилучшим методом повышения чувствительности тепловых детекторов движения будет использование их в комплексе с аналогичными, но работающими на других физических принципах:

• Улавливающие оптические волны (изменение освещения).
• Звуковые — во время перемещения все объекты производят слышимые ухом колебания воздуха.
• Эхолоцирующие — это когда оборудование создает направленный волновой импульс (невидимый глазами людей) и принимает отраженный от объектов сигнал на сенсоры. По его изменению и делается вывод о перемещениях чего-либо в контролируемом поле.

У каждого из перечисленных детекторов есть плюсы и минусы, зависящие от их методов обнаружения. Но, работая в комплексе, они создают для общей системы практически полную гамму чувств по определению перемещений в сенсорном поле. Грубо говоря, она могут видеть, слышать и ощущать движения человека.

Как подключить датчик движения

Схема подключения

Подключение датчика движения для освещения процедура, не отличающая высоким уровнем сложности, но достаточно специфическая, для выполнения которой необходим определенный опыт и наличие знаний. Специалисты выделяют несколько основных схем подключения оборудования, а именно:

• Параллельная.
• Последовательная.
• Установка нескольких датчиков с применением магнитного пускателя.

В случае последовательного подключения весь процесс управления освещением в помещении или снаружи осуществляется в автоматическом режиме и регулируется самим оборудованием. Когда же свет должен гореть длительное время и при этом объект не будет, совершать движения или будет находиться за пределами контролируемой зоны, параллельно оборудованию устанавливается ручной выключатель.

Схема подключения датчика

Хорошим примером удобства установки выключателя можно назвать гараж со смотровой ямой. Находясь в яме человек, не попадает в зону работы датчика, но нуждается в постоянном источнике света. После завершения работы выключить свет можно вручную.

Для больших помещений необходима установка нескольких элементов, подключение которых происходит от одной фазы в параллельном порядке. При срабатывании любого из датчиков в сети, цепь замыкается, и включаются все остальные.

Схема подключения с магнитным пускателем

Установка магнитного пускателя требуется при использовании мощного источника света или подключения других видов электрического оборудования в дополнение к лампам освещения.

В видео наглядно показано, как выполнять подключение:

https://youtube.com/watch?v=ZPLpEDbUWxg

Монтаж

Монтаж оборудования также имеет несколько важных нюансов, среди которых можно выделить:

• Обеспечение защиты от воздействия внешних факторов, на которые не рассчитана конкретная модель, способных привести к ложному срабатыванию или к блокировке на срабатывание.
• Обеспечение доступа к зоне обнаружения.
• Тип подключения к сети подачи электрической энергии.

Подключение любой модели происходит за счет специальных клемм. Стандартным и часто используемым вариантом является клеммы на 3 вывода, иногда используются на 4 вывода. Расшифровка маркировки установленной на клеммы происходит следующим образом:

• L- обозначает фазу. Чаще всего это красный или коричневый провод.
• N – ноль, всегда проводи синего цвета.
• L имеющая в дополнение штрих или стрелочку, а также букву А обозначает осветительный прибор.
• PE- заземление.

Большинство производителей придерживаются стандартов в плане выбора цвета проводов, допускается исключения из правил. Поэтому для правильного подключения устройства желательно определять при помощи индикатора фазу или ноль дополнительно.

После выполнения монтажных работ обязательна регулировка датчика, для комфортабельной эксплуатации оборудования в будущем. Она проходит в несколько основных этапов:

• Регулировка датчика движения для включения света подразумевает настройку уровня чувствительно сенсора. Установка данного показателя позволяет снизить риск ложного срабатывания (в частности при небольшом движении, реагировании на животных, изменение температуры в отопительной системе или за счет работы системы кондиционирования и т.п.). Когда выбрана модель, оснащенная фотоэлектрическим датчиком, то вместо уровня чувствительности сенсора регулируется порог освещенности, при изменении которого оборудование приходит в действие.
• Пользователь имеет возможность, установить время работы оборудования. Под этим показателем подразумевается временной промежуток до выключения света при отсутствии движения в контролируемой зоне.
• Когда датчик срабатывает и на уровень шума, то регулируется чувствительность микрофона. Удобно производить данную процедуру при задействовании портативного источника звука, меняя его громкость в радиусе действия датчика.

Проследить произошли ли изменения настроек или нет, в большинстве моделей можно в процессе наблюдения за установленным светодиодным индикатором, меняющим частоту своего мигания при включении оборудования.

Виды объемных датчиков

Итак, прежде чем разобрать тип устройства и способы его подключения, рассмотрим виды объемных датчиков. В зависимости от условий и тех задач, которые возлагаются на него, потребуется выбрать тот или иной тип.

Акустические

Такой датчик работает весьма примитивно: пользователь устанавливает уровень шума, превышение которого запускает сигнализацию. Однако ложных срабатываний не избежать, поэтому популярные производители оснащают свои устройства фильтром, который заглушает внешние и случайные шумы

Это, пожалуй, один из наиболее важных аспектов, на который нужно обратить внимание при выборе. В противном случае будет много ложных срабатываний и некорректная работа в целом

Микроволновые и ультразвуковые

Они основаны на эффекте Доплера, согласно которому длина волны измеряется только при ее отражении от предмета, находящегося в движении. Принцип работы заключается в следующем: внутри устройства есть «генератор», создающий высокочастотное излучение, которое при «наложении» на движущийся объект изменяет свою длину и «отражается» в приемник. Ее значение может изменяться как в большую, так и в меньшую сторону — все зависит от положения объекта. Собственно, вернувшаяся в приемник волна фиксируется «генератором», что ее произвел, и запускается сигнализация.

Однако использование датчиков объема с микроволнами для сигнализации осложняется одним важным условием — необходимо исключить любые помехи, источниками которых являются другие электроприборы. Это может вызывать ложные срабатывания, а в редких случаях выход устройства из строя. Помимо, использование ультразвуковых датчиков не рекомендуется в тех помещениях, где находится много людей или животных. Они негативно влияют на здоровье, и потому используются только на тех объектах, где скопление людей сведено к минимуму.

Тепловые

Их настраивают на конкретную температуру. Если ее значение в помещении превышается, то срабатывает сигнализация. Этот тип хорошо проявляет себя в охранной сигнализации, нацеленной на обнаружение пожара. Затронуть же здесь надо то, что используются в качестве сенсорного элемента. Существует несколько вариантов: биметаллические пластины, терморезистор, легкоплавкие материалы или оптическое волокно, которое способно менять сопротивление при высоких температурах.

Инфракрасные

Этот вид наиболее популярный в применении для охранных сигнализаций. Все это благодаря тому, что ложные срабатывания у них практически отсутствуют, а реакция на посторонние объекты срабатывает почти всегда безотказно. Их преимущество перед тепловыми также заключается в том, что если первые реагируют только на изменение в температурных режимах, то инфракрасные реагирует на появление теплового источника.

Преимуществом это является потому, что температура человека, животного или автомобиля несколько превышает ту, что есть у предметов, которые расположены в помещении. Такая разница фиксируется датчиком и после производится соответствующая подача уведомления или включение сигнализации. Объемные датчики такого типа также могут быть использованы для систем умного дома, если необходимо сделать включение света при появлении человека в комнате.

Если же говорить об отличительных свойствах, то в качестве таковых может выступать конструкция, которая практически всегда остается одной и той же. Зачастую она не зависит от модификации, а потому может оставаться прежней на протяжении нескольких технических поколений. Представляет она собой следующее:

• оптика — линза Френеля, которая способна «оценить» пространство либо лучом, либо широким форматом;
• элемент для пожарочувствительности — два сенсора, один из которых стабильно работает при нормальной температуре, а второй включает сигнализацию при ее повышении;

Однако все эти новшества будут бессмысленными, если не разместить датчик правильно и не настроить элемент, отвечающий за чувствительность. Не стоит также располагать его в те помещения, в которых присутствуют батареи или другие пассивные приборы с нагревом, так как это провоцирует ложные срабатывания.

Комбинированные

Такие датчики универсальны, но несмотря на это редко используются в охранных сигнализациях. Суть их проста — они комбинируют в себя сразу несколько технологий. Одно устройство может использовать сразу два и более канала. В идеале это приводит к тому, что есть возможность одновременного использования инфракрасного и микроволнового методов. И хотя это эффективно, но требует более тонкой «настройки» того помещения, где он будет расположен. В условиях организации реализация такого крайне тяжела, поэтому комбинированные датчики хороши для дома, но не для корпоративного сегмента.

Характеристика ультразвуковых датчиков движения для освещения

Принцип работы датчика движения ультразвукового типа основан на улавливании отраженного сигнала в момент излучения ультразвука. Активация датчика происходит в момент срабатывания сигнала.

Внутри конструкции располагается генератор ультразвука, который характеризуется частотой 20-60 кГц. Приемник принимает отраженный ультразвук. При возникновении движения в поле действия датчика, благодаря эффекту Доплера, изменяется частота сигнала. Выполняется обработка данных колебаний, и в момент превышения установленного уровня срабатывает исполнительный механизм.

Такие датчики могут работать при любых атмосферных условиях, что позволяет установить устройство на улице для освещения двора. Работоспособность прибора сохраняется даже при высокой влажности и чрезмерной запыленности. На эффективность работы не оказывает влияние материал движущегося объекта. Такие комнатные или уличные датчики движения отличаются небольшой стоимостью.

Датчик движения ультразвукового типа работает по принципу, который основан на улавливании отраженного сигнала в момент излучения ультразвука.Обратите внимание! Ультразвуковые устройства отпугивают мышей посредством частых ложных сигналов.

Ультразвуковые датчики движения 12 Вольт широко применяются в системах автоматической парковки в качестве детекторов заднего хода и для контроля слепых зон автомобиля.

Среди недостатков устройства можно выделить тот факт, что ультразвук создает дискомфорт для домашних питомцев. Они становятся агрессивными, непослушными, наблюдаются изменения характера и психологические расстройства. Его иногда применяют для отпугивания собак. При длительном нахождении в зоне действия устройства может возникнуть головная боль даже у человека.

Такие датчики не отличаются большой дальностью обнаружения. Устройства срабатывают лишь на быстрые движения. Их легко обмануть, двигаясь медленно и плавно. Однако можно выставить максимальный порог чувствительности, что позволит датчику срабатывать при обнаружении малейших движений. В этом случае возникает вероятность увеличения количества ложных сигналов.

Датчики движения ультразвукового типа не отличаются большой дальностью обнаружения.

Где лучше устанавливать датчики

Мало приобрести правильный датчик движения – его нужно ещё и грамотно установить. Для этого необходимо выполнить следующие условия:

• поблизости от сенсора не должно быть лишних осветительных приборов, чтобы они не влияли на нормальную работу ДД;
• рядом не должны располагаться кондиционеры и отопительное оборудование, поскольку сенсоры могут реагировать на движение воздушных потоков;
• отсутствие больших объектов, поскольку они перекрывают угол обзора.

Если помещение большое, то датчики желательно устанавливать на потолочной конструкции. Угол обзора сенсоров должен составлять 360°. Если датчик предназначен для включения света от малейшего движения в помещении, то он должен устанавливаться по центру. В случае, если необходимо контролировать определённую часть, то нужно выбирать расположение таким образом, чтобы максимально сократить «мёртвые» зоны.

Потолочный ДД с углом обзора 360°

Заключение

Датчики движения находят применение в различных сферах — от простых схем автономной сигнализации или управления светом в квартире до сложных охранных систем и автоматизированных комплексов управления оборудованием. Самые простые среди них — PIR-датчики, но разработчики часто комбинируют несколько видов сенсоров для достижения максимальной точности и функциональности.

Решая, какой датчик выбрать, следует учитывать и понимать:

• как устроен прибор;
• как работает, по какому принципу;
• рабочие характеристики;
• место его установки — закрытое помещение или улица. Для дома и внешнего размещения пригодны разные виды устройств;
• предназначение — управление охраной, освещением, вентиляцией и так далее;
• конфигурацию подконтрольной зоны.

От этих нюансов зависит выбор типа сенсора (ИК, радио или другой), его уровня защищенности и тонкостей настройки. Если прибор подбирается под «умный дом», следует учитывать совместимость с нужной системой.